[发明专利]一种高效的复杂环境多径信号的计算方法

说明书

本发明涉及卫星导航领域，提供一种高效的复杂环境多径信号的计算方法，包括导入三维复杂场景，设定多径计算的边界条件；根据场景中三角面的信息计算N个集合；获取卫星与场景中三角面的可视三角面集合；获取用户载体信息与场景中三角面的可视三角面集合；与的交集为卫星与用户载体共同可视的三角面集合，卫星经过中的任意三角面后与用户载体连接，形成潜在的一次多径反射路径；遍历计算集合中每一个三角面的多径点；若多径点位于三角面的围合区域内，则多径存在，并通过多径点计算生成多径信号的参数。通过集合求交方式，大大提高复杂环境多径信号仿真效率。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种高效的复杂环境多径信号的计算方法。

背景技术

在卫星导航领域多径效应已成为影响高精度定位应用场景的主要误差源，针对基于真实场景的多径仿真已越来越重要。目前行业上对于多径的仿真通常采用两种方式，其一是在直达卫星导航信号的基础上施加固定的时延和衰减；另外一种方案是考虑到卫星导航终端所处的真实环境，利用射线追踪法计算出全部各颗导航卫星与卫星导航终端的多径传播路径，然后根据该路径计算时延和功率衰减。

第一种方案没有考虑到卫星导航终端所处的真实地理环境，仿真出来的多径信号无法真实测试评估出卫星导航终端的性能；第二种方案利用射线追踪法计算出全部多径传播路径，但是存在计算量大的缺陷，该方案算法复杂度与真实场景中三角面数量的平方成正比，在复杂环境比如城市环境中，一个场景中含有的三角面数量在十万到百万量级，如图1所示计算复杂环境的三角面的多径信号，对于复杂环境该方案计算量巨大，无法满足实时仿真计算的需求，因此射线追踪方案只适合场景简单或者计算实时性要求不高的应用场景。因此迫切需要一种高效的复杂环境多径信号的计算方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高效的复杂环境多径信号的计算方法，通过可视三角面集合求交的方式获得潜在的多径反射通路，减少三角面求交运算次数，从而满足多径信号的高效计算与仿真，具体采用以下技术方案：

一种高效的复杂环境多径信号的计算方法，包括以下步骤：

步骤S1：导入三维复杂场景，设定多径计算的边界条件；

步骤S2：根据场景中三角面的信息计算各三角面间的可视性，得到个集合，其中为场景中三角面的数量，为所有与第个三角面通视的三角面集合；

步骤S3：根据任意一颗卫星信息和场景中三角面的信息，获取卫星与场景中三角面的可视三角面集合；根据用户载体信息与场景中三角面信息，获取用户载体信息与场景中三角面信息的可视三角面集合；

步骤S41：集合与的交集为卫星与用户载体共同可视的三角面集合，卫星经过中的任意三角面后与用户载体连接，形成潜在的一次多径反射路径；

步骤S5：根据用户载体位置、卫星位置和三角面信息，遍历计算集合中每一个三角面的多径点；

步骤S6：若多径点位于三角面的围合区域内，则多径存在，并通过多径点计算生成多径信号的参数。

进一步地，在步骤S1中，所述设定多径计算的边界条件包含多径计算总条数阈值或多径计算次数深度阈值；在步骤S2中，所述通视包括完全通视、部分可视。

进一步地，在步骤S41中还包括步骤S42：在集合中任意选取一个三角面，则集合与的交集，为与第i个三角面和用户载体共同可视的三角面集合，卫星经过三角面、中的任意三角面后与用户载体连接，形成潜在的二次多径反射路径；遍历中所有的三角面，得到所有潜在的二次多径反射路径；重复步骤S5~S6计算生成二次反射多径信号的参数。